DE10215530A1 - Active current limit control for DC speed control - Google Patents
Active current limit control for DC speed controlInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Elektromotorsteuereinheit zum Regeln der Drehzahl und zum Begrenzen des Eingangsstroms für den Gleichstrommotor. Die Elektromotorsteuereinheit umfasst eine elektronische Steuereinheit, einen Stromsensor und einen Drehzahlsensor. Die Elektromotorsteuereinheit stellt eine Steuerung des Elektromotors bereit durch Anlegen einer variierenden Spannung zum Aufrechterhalten einer Elektromotordrehzahl bei Vorliegen einer variierenden Last. Die Elektromotorsteuereinheit überwacht außerdem den Eingangsstrom für den Gleichstrommotor, um einen Eingangsstrom für den Gleichstrommotor vorherzusagen. Die ECU vergleicht den vorhergesagten Eingangsstrom mit einem Eingangsstromgrenzbereich und schaltet auf eine Strombegrenzungsbetriebsart um, wenn sie ermittelt, dass eine Überstrombedingung auf Grundlage des Vergleichs erreicht ist. Die Elektromotorsteuereinheit modifiziert das Steuersignal mit einem ersten Steuerdämpfungsfaktor, wenn der vorhergesagte Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt. Die Elektromotorsteuereinheit modifiziert das Steuersignal mit einem zweiten Steuerdämpfungsfaktor, wenn der vorhergesagte Eingangsstrom innerhalb eines Eingangsstromgrenzbereichs liegt. Wenn der Eingangsstrom sich auf einen geringeren Wert als den Eingangsstromgrenzbereich stabilisiert hat, modifiziert die Elektromotorsteuereinheit eine Sollmotordrehzahl zur Rückführung auf eine Drehzahlregulierungsbetriebsart.The invention relates to an electric motor control unit for regulating the speed and for limiting the input current for the DC motor. The electric motor control unit includes an electronic control unit, a current sensor and a speed sensor. The electric motor control unit provides control of the electric motor by applying a varying voltage to maintain an electric motor speed in the presence of a varying load. The electric motor control unit also monitors the input current for the DC motor to predict an input current for the DC motor. The ECU compares the predicted input current to an input current limit range and switches to a current limit mode when it determines that an overcurrent condition based on the comparison has been reached. The electric motor control unit modifies the control signal with a first control damping factor when the predicted input current exceeds the input current limit range. The electric motor control unit modifies the control signal with a second control damping factor if the predicted input current is within an input current limit range. When the input current has stabilized to a value less than the input current limit range, the motor control unit modifies a target motor speed to return to a speed regulation mode.
Description
Die Erfindung liegt allgemein auf dem Gebiet von Elektromotorsteuereinheiten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine aktive Drehzahlregelung und eine Strombegrenzungselektromotorsteuereinheit für Gleichstrommotoren sowie diesbezügliche Verfahren. The invention is generally in the field of Motor controllers. In particular, the invention relates to a active speed control and one Current limiting electric motor control unit for DC motors and related Method.
Ein Gleichstrommotor arbeitet mit Drehzahlen, die bei Änderung der Lasten variieren, die an den Gleichstrommotor angelegt werden, und mit einer Eingangsspannung, die an einen Eingang für den Gleichstrommotor angelegt ist. Elektrische Steuereinheiten (im Folgenden abgekürzt als ECU bezeichnet), die mit dem Eingang des Gleichstrommotors verbunden sind, werden üblicherweise verwendet, um die Drehzahl des Gleichstrommotors zu regeln. Die ECU steuert die Drehzahl des Gleichstrommotors durch Steuern der Eingangsspannung, ansprechend auf die Drehzahl des Gleichstrommotors. Die ECU überwacht die Drehzahl und stellt die Eingangsspannung ein, um Differenzen der Drehzahl von einer programmierten Solldrehzahl zu kompensieren. A DC motor works at speeds that at Change in loads vary on the DC motor be applied, and with an input voltage to a Input for the DC motor is created. electrical Control units (hereinafter abbreviated as ECU), connected to the input of the DC motor are commonly used to control the speed of the engine Regulate DC motor. The ECU controls the speed of the DC motor by controlling the input voltage, responsive to the speed of the DC motor. The ECU monitors the speed and adjusts the input voltage Differences in speed from a programmed Compensate target speed.
In einer herkömmlichen Konfiguration ist die ECU mit elektronischen Sensoren verbunden, die Signale erzeugen, die mit der tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors verbunden sind. Die ECU vergleicht die tatsächliche Drehzahl mit der gewünschten Solldrehzahl, die in der ECU programmiert ist. Wenn die ECU ermittelt, dass die tatsächliche Motordrehzahl sich von der gewünschten bzw. Sollmotordrehzahl unterscheidet, berechnet die ECU eine neue Eingangsspannung zum Kompensieren der Differenz in Übereinstimmung mit bekannten Elektromotorsteueralgorithmen. Die ECU variiert daraufhin die Eingangsspannung auf eine berechnete Eingangsspannung zum Einstellen der Elektromotordrehzahl in Richtung auf die programmierte Elektromotordrehzahl. In a conventional configuration, the ECU is with connected electronic sensors that generate signals with the actual speed of the electric motor are connected. The ECU compares the actual speed with the desired one Target speed that is programmed in the ECU. If the ECU determines that the actual engine speed is different from the desired or target engine speed, calculated the ECU has a new input voltage to compensate for the Difference in accordance with known Electric motor control algorithms. The ECU then varies the input voltage to a calculated input voltage to set the Electric motor speed in the direction of the programmed Electric motor speed.
Eingangstrom in den Gleichstrommotor hängt außerdem ab von der Last am Gleichstrommotor und dessen Drehzahl. Wenn die Last am Elektromotor zunimmt, nimmt auch der Eingangsstrom in den Elektromotor zu. Wenn die Elektromotordrehzahl relativ zu einer existierenden Last am Gleichstrommotor zu groß wird, nimmt der Eingangsstrom in den Gleichstrommotor ebenfalls zu. Um eine Beschädigung des Gleichstrommotors und der Eingangsschaltung für den Gleichstrommotor zu verhindern, kann der Eingangsstrom auf ein Maximum begrenzt werden. Input current to the DC motor also depends on the load on the DC motor and its speed. If the The load on the electric motor increases, so does the input current the electric motor too. If the electric motor speed relative to an existing load on the DC motor becomes too large, the input current to the DC motor also increases. To damage the DC motor and the To prevent input circuit for the DC motor, the Input current can be limited to a maximum.
Ein Verfahren zum Begrenzen des Stroms für den Gleichstrommotor umfasst das Implementieren von Hardwarevorrichtungen, die die Eingangsspannung und den Eingangsstrom in bzw. an den Gleichstrommotor unterbrechen, wenn ermittelt wird, dass der Eingangsstrom einen Maximalwert übersteigt. Hardwareimplementierungen können das Durchbrennen einer Reihenschaltungssicherung oder das Auslösen einer rückstellbaren Stromkreisunterbrechung umfassen, wenn der Eingangsstrom das Maximum übersteigt. Weitere Hardwareimplementierungen umfassen das Öffnen eines in Reihe geschalteten Transistors, wenn der Maximalstrom ermittelt wird. Da der Gleichstrommotor vollständig abgeschaltet wird, können die Hardwareimplementierungen für bestimmte Anwendungen unerwünscht sein. Beispielsweise kann das erneute Starten des Gleichstrommotors eine zeitaufwendige Wiederstartprozedur erfordern, die unerwünscht lange Abschaltzeit erfordert. In anderen Anwendungen ist der kontinuierliche Betrieb des Gleichstrommotors kritisch, so dass der maximale Strompegel mit einem konservativ hohen Pegel gewählt wird und keinen angemessenen Schutz für den Gleichstrommotor und die Eingangsschaltung bereit stellt. A method of limiting the current for the DC motor involves implementing hardware devices that the input voltage and the input current in or to the Interrupt DC motor if it is determined that the Input current exceeds a maximum value. Hardware implementations can blow a Series circuit protection or triggering a resettable Circuit breakage include when the input current is the maximum exceeds. Other hardware implementations include that Open a transistor in series if the Maximum current is determined. Because the DC motor hardware implementations can be completely shut down may be undesirable for certain applications. For example restarting the DC motor can be a problem require time-consuming restart procedures that are undesirably long Switch-off time required. In other applications it is continuous operation of the DC motor critical, so that the maximum current level with a conservatively high level is chosen and does not provide adequate protection for the DC motor and the input circuit provides.
Die ECU kann so programmiert sein, dass der Eingangsstrom unter Verwendung einer Gleichstromsteuerrückkopplung begrenzt wird. Die Technik umfasst das Messen des Eingangsstroms in der ECU, während die Eingangsspannung variiert bzw. verändert wird, um die Gleichstrommotordrehzahl zu steuern. Wenn ein maximaler Eingangsstrom überschritten wird, variiert die ECU die Eingangsspannung zur Verringerung des Eingangsstroms. Da die Eingangsspannung verringert wird, wird auch die Drehzahl des Elektromotors verringert, zu deren Steuerung die ECU programmiert ist. Die ECU ermittelt daraufhin die verringerte Drehzahl und führt eine Kompensation durch durch Erhöhen der Eingangsspannung. Die ECU kann dadurch die Eingangsspannung zyklisch erhöhen und erniedrigen, bis die Drehzahl auf die gewünschte Drehzahl bzw. Solldrehzahl erneut vergleichmäßigt ist. Eine für die Gleichstromsteuerungsrückkopplung programmierte ECU steht jedoch den Zielen zur Drehzahlregelung entgegen. The ECU can be programmed so that the input current limited using DC control feedback becomes. The technique includes measuring the input current in the ECU while the input voltage varies to control the DC motor speed. When a maximum input current is exceeded, the ECU varies the input voltage to reduce the input current. There the input voltage is reduced, so will the speed of the electric motor, the ECU to control is programmed. The ECU then determines the reduced one Speed and performs compensation by increasing the Input voltage. This allows the ECU to control the input voltage increase and decrease cyclically until the speed reaches the Desired speed or target speed again equalized is. One for DC control feedback programmed ECU, however, meets the targets for speed control opposite.
Ein weiteres Verfahren zur Gleichstromsteuerung umfasst das Programmieren der ECU dahingehend, dass der Eingangsstrom digital abgetastet und der Eingangsstrom auf Grundlage der digitalen Abtastung eingestellt wird. Da der Eingangsstrom jedoch schneller variiert als die Gleichstrommotordrehzahl, kann die Abtastfrequenz für die Drehzahlregelung zu niedrig sein, um auch die Eingangsstromdynamik wirksam zu steuern. Eine Erhöhung der Abtastrate zum Bereitstellen einer effektiven Steuerung für die Eingangsstromdynamik führt zu einer Erhöhung der Kosten beim Bereitstellen der Gleichstrommotorsteuerung. Das Programmieren der ECU mit doppelter Abtastrate erhöht außerdem die Komplexität der Gleichstromsteuerung und die Kosten hierfür. Another method for direct current control includes this Programming the ECU so that the input current digitally sampled and the input current based on the digital sampling is set. Because the input current but varies faster than the DC motor speed, the sampling frequency may be too low for the speed control to effectively control the input current dynamics. An increase in the sampling rate to provide a effective control for input current dynamics leads to a Increase the cost of deploying the DC motor control. Programming the ECU with double Sampling rate also increases the complexity of DC control and the cost of this.
Es besteht deshalb ein Bedarf an einer ECU zum Bereitstellen einer aktiven Strombegrenzungssteuerung für Gleichstrommotoren unter Bereitstellen einer Drehzahlregelung für den Gleichstrommotor mit relativ niedriger und effizienter Abtastrate. There is therefore a need for an ECU to provide an active current limit control for DC motors providing speed control for the DC motor with relatively lower and more efficient Sampling rate.
Erreicht wird dieses Ziel durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 14 bzw. 21. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This goal is achieved by the features of claim 1 or 14 or 21. Advantageous further developments of the invention are specified in the subclaims.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst demnach die Elektromotorsteuereinrichtung eine programmierbare elektronische Steuereinheit (ECU), die so konfiguriert ist, dass sie die Drehzahl des Elektromotors unter variierenden Lastbedingungen steuert und außerdem einen Eingangsstrom für den Gleichstrommotor aktiv begrenzt. Die ECU ist so konfiguriert, dass sie eine Drehzahlsteuerung für den Gleichstrommotor bereit stellt, während sie einen Überstromschutz für den Gleichstrommotor aktiv bereit stellt. Die Elektromotorsteuereinheit erbringt eine Anzahl von Vorteilen im Vergleich zu den Elektromotorsteuereinheiten gemäß dem Stand der Technik, die einen Überstromschutz durch Einsatz von Hardwarevorrichtungen, wie etwa Relais oder Wärmeabschalteinrichtungen, und Softwaretechniken bereit stellt, wie etwa Gleichstromsteueralgorithmen. According to one embodiment, the Electric motor control device a programmable electronic Control unit (ECU) configured to control the Speed of the electric motor under varying load conditions controls and also an input current for the DC motor actively limited. The ECU is configured to: a speed control for the DC motor ready provides overcurrent protection for the DC motor actively provides. The electric motor control unit brings a number of advantages over the Electric motor control units according to the prior art, the overcurrent protection through the use of hardware devices, such as relays or heat cut-off devices, and Provides software technologies, such as DC control algorithms.
In einer Ausführungsform umfasst eine Einheit zur aktiven Drehzahlregelung und Strombegrenzung von Gleichstrommotorsteuereinheiten einen Drehzahlsensor, einen Stromsensor, der mit einem Eingang des Gleichstrommotors verbunden ist, den Stromsensor und eine elektronische Steuereinheit (ECU). Der Drehzahlsensor kann mechanisch mit dem Elektromotor verbunden und so konfiguriert sein, dass er ein elektrisches Signal erzeugt, das mit einer Drehzahl eines Gleichstrommotors im Zusammenhang steht bzw. verbunden ist. Der Drehzahlsensor umfasst einen Drehzahlsensorausgang, an dem ein elektrisches Signal bereit gestellt wird. Der Stromsensor kann auch mit einem Gleichstrommotoreingang verbunden sein. Der Stromsensor ist so konfiguriert, dass er ein elektrisches Signal erzeugt, das mit einem Strompegel am Gleichstrommotoreingang in Verbindung steht. Das Stromsignal wird an einem Stromsensorausgang bereit gestellt. In one embodiment, a unit includes active Speed control and current limitation of DC motor control units a speed sensor, a current sensor, connected to an input of the DC motor, the current sensor and an electronic control unit (ECU). The speed sensor can be mechanically connected to the electric motor connected and configured to be electrical Generates signal with a speed of one DC motor is related or connected. The Speed sensor includes a speed sensor output at which a electrical signal is provided. The current sensor can also be connected to a DC motor input. The Current sensor is configured to be an electrical one Generated signal with a current level on DC motor input is connected. The current signal is on a Current sensor output provided.
Die ECU umfasst einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang. Der erste Eingang ist mit dem Drehzahlsensorausgang verbunden und so konfiguriert, dass er das Drehzahlsignal empfängt, und der zweite Eingang ist mit dem Stromsensorausgang verbunden und so konfiguriert, dass er das Stromsignal empfängt. Die ECU dient dazu, ein Elektromotorsteuersignal am Ausgang zu erzeugen bzw. bereit zu stellen. Das Elektromotorsteuersignal beruht auf einem Vergleich des Drehzahlsignals am ersten Eingang mit einer programmierbaren Solldrehzahl. Die ECU ist so programmiert, dass sie das Steuersignal auf Grundlage eines Vergleichs des Stromsignals am zweiten Eingang mit einem programmierten Eingangsstromgrenzbereich modifiziert. Wenn die ECU ermittelt, dass der Eingangsstrom innerhalb des Eingangsstromgrenzbereichs liegt oder außerhalb von diesem, modifiziert die ECU das Steuersignal mit einem Steuerdämpfungsfaktor. Die ECU kann eine programmierbare Proportional-Integralableitungs-(PID)-Steuereinheit enthalten, die in der Lage ist, Eingangssignale von Sensoren zu akzeptieren, die Eingangssignale mit vorbestimmten Werten zu vergleichen und ein Ausgangssignal auf Grundlage des Vergleichs der Eingangssignale mit den vorbestimmten Werten zu erzeugen. Die Steuerdämpfungsfaktoren können so gewählt sein, dass sie die gewünschten Strombegrenzungen für die spezielle Anwendung bereit stellen. The ECU includes a first input, a second input and an exit. The first entrance is with the Speed sensor output connected and configured to do that Speed signal received, and the second input is with the Current sensor output connected and configured to do that Receives current signal. The ECU serves one Generate electric motor control signal at the output or ready to put. The electric motor control signal is based on a comparison of the speed signal at the first input with a programmable target speed. The ECU is programmed to do this Control signal based on a comparison of the current signal at the second input with a programmed Input current limit range modified. If the ECU determines that the Input current is within the input current limit range or outside of it, the ECU modifies it Control signal with a control damping factor. The ECU can programmable Proportional integral derivative (PID) control unit capable of receiving input signals from Sensors to accept the input signals with Compare predetermined values and an output signal Basis for the comparison of the input signals with the predetermined ones Generate values. The control damping factors can be chosen so that they have the desired current limits for provide the specific application.
Eine Ausführungsform für ein Verfahren zum Regeln der Gleichstrommotordrehzahl umfasst folgende Schritte: Überwachen einer Drehzahl des Gleichstrommotors zum Ermitteln, ob die Drehzahl mit einer Solldrehzahl übereinstimmt; Erzeugen eines Elektromotorsteuersignals, ansprechend auf den Ermittlungsvergleich des Drehzahlsignals mit einer Solldrehzahl; Überwachen eines Eingangsstroms für den Gleichstrommotor zum Ermitteln, ob ein Eingangsstrom für den Gleichstrommotor mit einem Eingangsstromgrenzbereich übereinstimmt; und Modifizieren des Elektromotorsteuersignals durch einen ersten Steuerdämpfungsfaktor, wenn ermittelt wird, dass der Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt. Das Verfahren kann außerdem das Modifizieren des Elektromotorsteuersignals mit einem zweiten Steuerdämpfungsfaktor vorsehen, wenn ermittelt wird, dass der Eingangsstrom im Wesentlichen innerhalb des Eingangsstromgrenzbereichs liegt. An embodiment for a method for regulating the DC motor speed includes the following steps: Monitor a speed of the DC motor to determine whether the Speed coincides with a target speed; Create one Electric motor control signal, responsive to the Determination comparison of the speed signal with a target speed; Monitor an input current for the DC motor to Determine if an input current for the DC motor with a Input current limit range matches; and modifying the Electric motor control signal by a first Control damping factor when it is determined that the input current is the Input current limit exceeds. The procedure can also modifying the electric motor control signal with a provide a second control damping factor if it is determined that the input current is essentially within the Input current limit range.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen: The invention is described below with reference to the drawing exemplified in more detail; in this show:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer aktiven Drehzahlbegrenzungs- und Strombegrenzungsgleichstrommotorsteuereinheit, und Fig. 1 shows an embodiment of an active speed limiting and current limiting the DC motor control unit, and
Fig. 2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform für ein Verfahren zum Regeln der Motordrehzahl. Fig. 2 is a flow diagram of one embodiment of a method for controlling the engine speed.
Die vorliegend erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf eine Gleichstrommotorsteuereinheit und ein Verfahren zum Betreiben derselben. Die Gleichstrommotorsteuereinheit ist mit einem Gleichstrommotor verbunden. Der Begriff "verbunden mit" bedeutet vorliegend eine direkte oder indirekte Verbindung durch eine oder mehrere Zwischenkomponenten. Diese Zwischenkomponenten können sowohl hardware- wie softwarebasierende Komponenten umfassen. The embodiments explained here relate to a DC motor control unit and a method for Operating the same. The DC motor control unit is connected to a DC motor. The term "connected with "in the present case means a direct or indirect Connection through one or more intermediate components. This Intermediate components can be both hardware and include software-based components.
Die dargestellten Ausführungsformen stellen eine Elektromotorsteuereinheit bereit, die betreibbar ist, um eine aktive Drehzahlsteuerung und einen Überstromschutz für einen Gleichstrommotor bereit zu stellen. In der Ausführungsform ist der Gleichstrommotor so konfiguriert, dass er ein Bedarfsdrehmoment für ein elektrisches/hydraulisches Servolenksystem bereit stellt, das für Kraftfahrzeuge bestimmt ist. Die Elektromotorsteuereinheit kann eine programmierbare elektronische Steuereinheit (ECU) und Sensoren umfassen, die konfiguriert sind, Betriebsparameter des Elektromotors, wie etwa dessen Ausgangsstrom und Drehzahl zu ermitteln. Die Elektromotorsteuereinheit ist mit einer Solldrehzahl für den Gleichstrommotor programmiert. Die Elektromotorsteuereinheit überwacht die Drehzahl des Gleichstrommotors unter variierenden Lastbedingungen. Die Elektromotorsteuereinheit erzeugt ein Steuersignal für den Gleichstrommotor, um die tatsächliche Drehzahl in Richtung auf die Solldrehzahl aktiv einzustellen. Die Elektromotorsteuereinheit erzeugt Steuersignale für den Gleichstrommotor in Übereinstimmung mit bekannten Elektromotorsteuerverfahren und -algorithmen. The illustrated embodiments represent one Electric motor control unit ready, which is operable to an active Speed control and overcurrent protection for one To provide a DC motor. In the embodiment, the DC motor configured to be a Required torque for an electric / hydraulic power steering system provides that is intended for motor vehicles. The Electric motor control unit can be a programmable electronic Control unit (ECU) and sensors include that configured are operating parameters of the electric motor, such as its Determine output current and speed. The Electric motor control unit is at a target speed for the DC motor programmed. The electric motor control unit monitors the speed of the DC motor under varying Load conditions. The electric motor control unit generates one Control signal for the DC motor to the actual Actively set the speed in the direction of the target speed. The electric motor control unit generates control signals for the DC motor in accordance with known Electric motor control procedures and algorithms.
Die Elektromotorsteuereinheit ist außerdem so konfiguriert, dass sie den Eingangsstrom für den Gleichstrommotor überwacht. Wenn die Elektromotorsteuereinheit ermittelt, dass der Eingangsstrom einen Eingangsstromgrenzbereich für den Gleichstrommotor übersteigt, modifiziert die ECU das Steuersignal mit einem ersten Steuerdämpfungsfaktor. Wenn die ECU ermittelt, dass der Eingangsstrom innerhalb des Eingangsstromgrenzbereichs liegt, modifiziert die ECU das Steuersignal mit einem zweiten Steuerdämpfungsfaktor. Keine Modifikationen werden in Bezug auf Steuersignale durchgeführt, wenn ermittelt wird, dass der Eingangsstrom kleiner als der Eingangsstromgrenzbereich ist. The electric motor control unit is also configured to that they have the input current for the DC motor supervised. If the electric motor control unit determines that the An input current limit range for the If the DC motor exceeds, the ECU modifies the control signal with a first control damping factor. If the ECU determines that the input current is within the Input current limit range, the ECU modifies the control signal a second control damping factor. No modifications are performed with respect to control signals if it is determined that the input current is less than that Input current limit range.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer aktiven Strombegrenzungs- und Drehzahlregulierelektromotorsteuereinheit 100. Die Elektromotorsteuereinheit 100 ist mit einem Gleichstrommotor 108 verbunden. Der Gleichstrommotor 108 weist einen Rotor 112 auf, der durch eine bestimmte Drehzahl charakterisiert ist. Die Drehzahl des Rotors 112 bezieht sich sowohl auf die Eingangsspannung des Gleichstrommotors wie auf die Höhe der Last 110. Bei konstanter Last 110 am Gleichstrommotor 108 führt eine Erhöhung der Eingangsspannung zu einer Erhöhung der Drehzahl des Gleichstrommotors. Eine Verringerung der Eingangsspannung führt hingegen zu einer Verringerung der Drehzahl des Rotors 112. Wenn an den Gleichstrommotor 108 eine konstante Spannung angelegt wird, nimmt die Drehzahl bei Erhöhung der Last 110 ab, und zu bei einer Verringerung der Last 110. Fig. 1 shows an embodiment of an active current limiting and Drehzahlregulierelektromotorsteuereinheit 100th The electric motor control unit 100 is connected to a direct current motor 108 . The DC motor 108 has a rotor 112 , which is characterized by a specific speed. The speed of the rotor 112 relates to both the input voltage of the DC motor and the level of the load 110 . With a constant load 110 on the DC motor 108 , an increase in the input voltage leads to an increase in the speed of the DC motor. In contrast, a reduction in the input voltage leads to a reduction in the rotational speed of the rotor 112 . When a constant voltage is applied to the DC motor 108, the speed increases with increase of the load 110 from, and with a reduction of the load 110th
Der Gleichstrommotor 108 kann auch eine beliebige andere Art eines Gleichstrommotors sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Gleichstrommotor um einen Gleichstromschrittmotor oder um einen bürstenlosen Gleichstrommotor handeln. Die Größe eines herkömmlichen Gleichstrommotors 108 ist charakterisiert durch eine Eingangsnenngröße einschließlich einer Eingangsstromnenngröße und einer Eingangsspannungsnenngröße. Die Größe des Gleichstrommotors kann auch durch seine Pferdestärkenleistung festgelegt werden. Da die Größe des Elektromotors von der Last 110 abhängt, wird die Größe des Gleichstrommotors auf Grundlage der Belastung durch die Last 110 gewählt. The DC motor 108 can also be any other type of DC motor. For example, the DC motor can be a DC stepper motor or a brushless DC motor. The size of a conventional DC motor 108 is characterized by an input nominal size including an input current nominal size and an input voltage nominal size. The size of the DC motor can also be determined by its horsepower. Since the size of the electric motor depends on the load 110 , the size of the DC motor is chosen based on the load from the load 110 .
Die Elektromotorsteuereinheit 100 ist so konfiguriert, dass sie die Drehzahl des Gleichstrommotors 108 regelt, der mechanisch mit einer variierenden Last 110 verbunden ist. Die Elektromotorsteuereinheit 100 steuert die Drehzahl des Gleichstrommotors 108 durch Variieren der Eingangsspannung, die an den Gleichstrommotor 108 angelegt ist, um Änderungen der Last 110 zu kompensieren. In einer Ausführungsform kann es sich bei der Last 110 um eine Hydraulikpumpe handeln, die für ein elektrisches/hydraulisches Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug einen Hydraulikdruck bereit stellt. Der Hydraulikdruck wird in mechanische Energie umgesetzt und genutzt, um das Kraftfahrzeug beim Lenken zu unterstützen, wenn ein Fahrer das Servolenksystem aktiviert. Die Last 110, die auf den Gleichstrommotor 108 einwirkt, variiert mit variierenden Antriebsbedingungen. Wenn beispielsweise ein Fahrer ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs manipuliert, nimmt die Last zu, die auf das Servolenksystem einwirkt. Während Fahrbedingungen, die eine minimale Manipulation des Lenksystems erfordern (beispielsweise bei einer im Wesentlichen Geradeausfahrt), wird auch die Last minimal. Unter Antriebsbedingungen, die eine zusätzliche Manipulation des Lenksystems erfordern (beispielsweise beim Lenken des Fahrzeugs um 90 Grad), nimmt auch die Last 110 zu, die auf den Gleichstrommotor 108 einwirkt. Damit das elektrohydraulische Servolenksystem einen gleichmäßigen Betrieb für das Lenksystem unter variierenden Lastbedingungen bereit stellt, variiert die Drehzahl des Elektromotors 108 zum Kompensieren von Änderungen der variierenden Last 110. Die Elektromotorsteuereinheit 100 ist so konfiguriert, dass sie die Drehzahl des Gleichstrommotor 108 bedarfsweise bei Änderungen der Last 110 regelt. The electric motor control unit 100 is configured to regulate the speed of the DC motor 108 , which is mechanically connected to a varying load 110 . The electric motor control unit 100 controls the speed of the DC motor 108 by varying the input voltage applied to the DC motor 108 to compensate for changes in the load 110 . In one embodiment, the load 110 may be a hydraulic pump that provides hydraulic pressure for an electrical / hydraulic power steering system for a motor vehicle. The hydraulic pressure is converted into mechanical energy and used to assist the vehicle in steering when a driver activates the power steering system. The load 110 that acts on the DC motor 108 varies with varying drive conditions. For example, if a driver manipulates a steering system of the motor vehicle, the load that acts on the power steering system increases. During driving conditions that require minimal manipulation of the steering system (for example, when driving essentially straight ahead), the load also becomes minimal. Under drive conditions that require additional manipulation of the steering system (for example, when steering the vehicle through 90 degrees), the load 110 that acts on the DC motor 108 also increases . In order for the electro-hydraulic power steering system to provide smooth operation to the steering system under varying load conditions, the speed of the electric motor 108 varies to compensate for changes in the varying load 110 . The electric motor control unit 100 is configured to regulate the speed of the DC motor 108 when the load 110 changes.
Die Elektromotorsteuereinheit umfasst einen Stromsensor 104, einen Drehzahlsensor 106 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 102. Der Stromsensor 104 ist zwischen die ECU 102 und den Gleichstrommotor 108 in Reihe geschaltet. Der Stromsensor überwacht den Eingangsstrom und die Eingangsspannung für den Gleichstrommotor 108. Der Stromsensor 104 erzeugt ein Signal, das mit dem Eingangsstrom verbunden ist. Das Stromsignal wird an einem Stromsensorausgang bereit gestellt. The electric motor control unit includes a current sensor 104 , a speed sensor 106 and an electronic control unit (ECU) 102 . The current sensor 104 is connected in series between the ECU 102 and the DC motor 108 . The current sensor monitors the input current and input voltage for the DC motor 108 . The current sensor 104 generates a signal that is connected to the input current. The current signal is provided at a current sensor output.
Der Drehzahlsensor 106 ist so konfiguriert, dass er die Drehzahl des Gleichstrommotors 108 überwacht. Der Drehzahlsensor 106 erzeugt ein Signal, das mit der Drehzahl des Gleichstrommotors 108 in Verbindung steht. Das Drehzahlsignal wird am Ausgang des Drehzahlsensors 106 bereit gestellt. The speed sensor 106 is configured to monitor the speed of the DC motor 108 . The speed sensor 106 generates a signal that is related to the speed of the DC motor 108 . The speed signal is provided at the output of the speed sensor 106 .
In einer Ausführungsform weist die ECU einen ersten Eingang 114, einen zweiten Eingang 116 und einen Ausgang 118 auf. Der ECU-Ausgang 118 ist mit dem Gleichstrommotor 108 über den Stromsensor 104 verbunden. Der erste Eingang 114 ist mit dem Ausgang des Drehzahlsensors 106 verbunden. Der zweite Eingang 116 ist mit dem Ausgang des Stromsensors verbunden. In one embodiment, the ECU has a first input 114 , a second input 116 and an output 118 . The ECU output 118 is connected to the DC motor 108 via the current sensor 104 . The first input 114 is connected to the output of the speed sensor 106 . The second input 116 is connected to the output of the current sensor.
Die ECU 102 ist so konfiguriert, dass sie die Drehzahl des Elektromotors 108 überwacht, die über den Drehzahlsensor 106 mitgeteilt wird. Die ECU 102 tastet das Drehzahlsignal ab, das durch den Drehzahlsensor 106 am ersten Eingang 114 bereit gestellt wird. Auf Grundlage des Abtastsignalwerts ermittelt die ECU, ob die Drehzahl des Elektromotors 108 eingestellt werden muss. Die ECU ist dahingehend programmiert, das Drehzahlsignal mit einer Abtastrate abzutasten, von der bekannt ist, dass sie eine effiziente Drehzahlsteuerung für den Gleichstrommotor 108 ergibt. The ECU 102 is configured to monitor the speed of the electric motor 108 , which is reported via the speed sensor 106 . The ECU 102 samples the speed signal provided by the speed sensor 106 at the first input 114 . Based on the sample signal value, the ECU determines whether the speed of the electric motor 108 needs to be adjusted. The ECU is programmed to sample the speed signal at a sampling rate that is known to provide efficient speed control for the DC motor 108 .
Die ECU 102 kann extern mit einer Solldrehzahl des Gleichstrommotors 108 programmiert werden. Die ECU 102 vergleicht die tatsächliche Geschwindigkeit, wie sie aus dem Drehzahlsignal abgetastet wird, das am ersten Eingang 114 bereit gestellt wird, mit der programmierten Solldrehzahl. Wenn die ECU 102 ermittelt, dass zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der programmierten Solldrehzahl eine Differenz vorliegt, erzeugt die ECU 102 ein Elektromotorsteuersignal am ECU- Ausgang 118. Das Elektromotorsteuersignal stellt die Eingangsspannung zum Steuern der Drehzahl des Gleichstrommotors 108 bereit. Das Elektromotorsteuersignal wird über den Stromsensor 104 an den Gleichstrommotor 108 angelegt. In Reaktion auf das Elektromotorsteuersignal wird die Drehzahl des Gleichstrommotors 108 so eingestellt, dass die Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der Solldrehzahl kompensiert ist. The ECU 102 can be externally programmed with a target speed of the DC motor 108 . The ECU 102 compares the actual speed as sampled from the speed signal provided at the first input 114 with the programmed target speed. When the ECU 102 determines that there is a difference between the actual speed and the programmed target speed, the ECU 102 generates an electric motor control signal at the ECU output 118 . The electric motor control signal provides the input voltage for controlling the speed of the DC motor 108 . The electric motor control signal is applied to the DC motor 108 via the current sensor 104 . In response to the electric motor control signal, the speed of the DC motor 108 is adjusted so that the difference between the actual speed and the target speed is compensated.
Die ECU 102 ist auch dazu konfiguriert, den Eingangsstrom für den Gleichstrommotor 108 zu überwachen. Die ECU 102 kann extern mit einem Solleingangsstromgrenzbereich programmiert werden. Der Eingangsstromgrenzbereich kann eine obere Grenze aufweisen, die im Wesentlichen gleich oder höher als der nominale Eingangsstromnennwert für den Gleichstrommotor 108 ist. Unter bestimmten Umständen kann die obere Grenze den Nennwert des Gleichstrommotors 108 um einen Prozentsatz übersteigen, der ausreicht, für den Elektromotor ausreichend Betriebseffizienz bereit zu stellen und gleichzeitig den Gleichstrommotor 108 angemessen zu schützen. Der Eingangsstromgrenzbereich weist eine untere Grenze auf, bei der es sich um einen Prozentsatz des Elektromotornennwerts handelt. Beispielsweise für einen Gleichstrommotor mit einem Eingangsstromnennwert von 10 Ampere kann der Eingangsstromgrenzbereich eine obere Grenze von 10 Ampere und eine untere Grenze von 9 Ampere oder 90% des Gleichstrommotornennwerts aufweisen. Der Eingangsstromgrenzbereich kann ausgewählt werden auf Grundlage der Größe und des Typs des Motors und der Anwendung des Gleichstrommotors 108. In einer Ausführungsform beträgt die obere Grenze 100% des Gleichstrommotoreingangsstromnennwerts, und die untere Grenze beträgt im Wesentlichen 90% des Gleichstrommotoreingangsstromnennwerts. In einer anderen Ausführungsform beträgt die obere Grenze 100% des Gleichstrommotoreingangsstromnennwerts, und die untere Grenze beträgt 95% des Gleichstrommotoreingangsstromnennwerts. The ECU 102 is also configured to monitor the input current for the DC motor 108 . The ECU 102 can be programmed externally with a target input current limit range. The input current limit range may have an upper limit that is substantially equal to or higher than the nominal input current rating for the DC motor 108 . Under certain circumstances, the upper limit may exceed the DC motor 108 rating by a percentage sufficient to provide sufficient operating efficiency for the electric motor while adequately protecting the DC motor 108 . The input current limit range has a lower limit, which is a percentage of the electric motor rating. For example, for a DC motor with an input current rating of 10 amps, the input current limit range may have an upper limit of 10 amps and a lower limit of 9 amps, or 90% of the DC motor rating. The input current limit range can be selected based on the size and type of the motor and the application of the DC motor 108 . In one embodiment, the upper limit is 100% of the DC motor input current rating and the lower limit is substantially 90% of the DC motor input current rating. In another embodiment, the upper limit is 100% of the DC motor input current rating and the lower limit is 95% of the DC motor input current rating.
Die ECU 102 empfängt das Stromsignal von dem Stromsensor 104
am zweiten Eingang 116. Die ECU 102 tastet das Stromsignal
ab, um zu ermitteln, ob das Steuersignal modifiziert werden
muss. Die ECU 102 tastet das Stromsignal und das
Drehzahlsignal mit im Wesentlichen derselben Abtastrate ab. Die ECU 102
kann so konfiguriert sein, dass sie den Eingangsstrom für den
Gleichstrommotor 108 in Übereinstimmung mit der folgenden
Approximationsgleichung erster Ordnung vorhersagt:
Ik+1 = Ik + [Ik - Ik-1] Gleichung 1
The ECU 102 receives the current signal from the current sensor 104 at the second input 116 . The ECU 102 samples the current signal to determine whether the control signal needs to be modified. The ECU 102 samples the current signal and the speed signal at substantially the same sampling rate. The ECU 102 may be configured to predict the input current to the DC motor 108 in accordance with the following first order approximation equation:
I k + 1 = I k + [I k - I k-1 ] Equation 1
Während einer Abtastperiode "k" wird der Eingangsstrom "Ik"
von dem Stromsensor 104 abgetastet. Der Eingangsstrom für
eine darauf folgende Abtastperiode Ik±1 wird auf Grundlage des
Änderungsausmaßes des Eingangsstroms, ausgehend von einer
vorausgehenden Abtastperiode [Ik - Ik-1] ermittelt. Der
Eingangsstrom für die nächste Abtastperiode Ik+1 kann dadurch
vorhergesagt werden. Die ECU 102 kann auch so konfiguriert
sein, dass sie den Eingangsstrom für den Gleichstrommotor 108
in Übereinstimmung mit Approximationsgleichungen höheren
Grades vorhersagt. Beispielsweise kann die ECU in
Übereinstimmung mit der folgenden Approximationsgleichung zweiter
Ordnung programmiert sein:
Ik+1 = Ik + [Ik - Ik-i] + S.[Ik - 2.Ik-1 + Ik-2] Gleichung 2
During a sampling period "k", the input current "I k " is sampled by the current sensor 104 . The input current for a subsequent sampling period I k ± 1 is determined on the basis of the amount of change in the input current, starting from a preceding sampling period [I k - I k-1 ]. The input current for the next sampling period I k + 1 can thus be predicted. The ECU 102 may also be configured to predict the input current to the DC motor 108 in accordance with higher degree approximation equations. For example, the ECU may be programmed in accordance with the following second order approximation equation:
I k + 1 = I k + [I k - I ki ] + S. [I k - 2.I k-1 + I k-2 ] Equation 2
Die ECU 102 vergleicht den vorhergesagten Eingangsstrom mit dem programmierten Eingangsstromgrenzbereich. Wenn ermittelt wird, dass der vorhergesagte Eingangsstrom eine Überstrombedingung erreicht hat, schaltet die ECU auf eine Strombegrenzungsbetriebsart um. Wenn beispielsweise vorhergesagt wird, dass der Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt, modifiziert die ECU 102 das Steuersignal mit einem ersten Steuerdämpfungsfaktor. Wenn die ECU 102 ermittelt, dass der Eingangsstrom im Eingangsstromgrenzbereich liegt, modifiziert die ECU das Steuersignal mit einem zweiten Steuerdämpfungsfaktor. Wenn ermittelt wird, dass der Eingangsstrom unter dem Eingangsstromgrenzbereich liegt, wird das Steuersignal nicht modifiziert. The ECU 102 compares the predicted input current to the programmed input current limit. When it is determined that the predicted input current has reached an overcurrent condition, the ECU switches to a current limit mode. For example, if the input current is predicted to exceed the input current limit, the ECU 102 modifies the control signal with a first control damping factor. If the ECU 102 determines that the input current is within the input current limit, the ECU modifies the control signal with a second control damping factor. If it is determined that the input current is below the input current limit, the control signal is not modified.
Die Werte für den ersten Steuerdämpfungsfaktor und den zweiten Steuerdämpfungsfaktor sind so ausgewählt, dass ein gleichmäßiges und rasches Kompensieren einer Überstrombedingung bereit gestellt wird, ohne Überschwingen oder übermäßige Oszillation der Drehzahl. In einer Ausführungsform kann der erste Steuerdämpfungsfaktor einen beliebigen Wert zwischen 0,99 und 0,95 aufweisen, und der zweite Steuerdämpfungsfaktor kann einen beliebigen Wert zwischen 1,0 und 0,97 aufweisen. Das Steuersignal für den Gleichstrommotor 108 kann dadurch um 1% bis 5% modifiziert werden, wenn der Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt. Es ist erwünscht, dass der zweite Steuerdämpfungsfaktor das Steuersignal mit einem kleineren Faktor modifiziert als der erste Steuerdämpfungsfaktor. Wenn eine Überstrombedingung auftritt, geht deshalb die ECU 102 gleichmäßig über von der Drehzahlregelungsbetriebsart in die Strombegrenzungsbetriebsart zum Bereitstellen einer effizienten aktiven Strombegrenzungssteuerung für den Gleichstrommotor. The values for the first control damping factor and the second control damping factor are selected in such a way that a uniform and rapid compensation of an overcurrent condition is provided without overshoot or excessive oscillation of the speed. In one embodiment, the first control damping factor can have any value between 0.99 and 0.95 and the second control damping factor can have any value between 1.0 and 0.97. The control signal for the DC motor 108 can be modified by 1% to 5% when the input current exceeds the input current limit. It is desirable that the second control damping factor modify the control signal with a smaller factor than the first control damping factor. Therefore, when an overcurrent condition occurs, the ECU 102 smoothly transitions from the speed control mode to the current limit mode to provide efficient active current limit control for the DC motor.
Wenn der vorhergesagte Eingangsstrom innerhalb des Eingangsstromgrenzbereichs liegt, wird das Steuersignal mit dem zweiten Steuerdämpfungsfaktor modifiziert. Wenn das Steuersignal modifiziert wird bzw. ist, wird die Eingangsspannung für den Elektromotor 108 verringert. Der Gleichstrommotor 108 setzt deshalb seinen Betrieb fort, jedoch mit einer niedrigeren Eingangsspannung. Die ECU 102 setzt den Betrieb in der Strombegrenzungsbetriebsart fort, während ermittelt wird, dass der vorhergesagte Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt oder innerhalb des Eingangsstromgrenzbereichs liegt. Wenn ermittelt wird, dass der vorhergesagte Eingangsstrom für den Gleichstrommotor 108 geringer als der Eingangsstromgrenzbereich bzw. kleiner als dieser ist, geht die ECU 102 in eine Drehzahlregelungsbetriebsart über und das Steuersignal wird nicht modifiziert. If the predicted input current is within the input current limit, the control signal is modified with the second control damping factor. When the control signal is modified, the input voltage to the electric motor 108 is reduced. The DC motor 108 therefore continues to operate, but with a lower input voltage. The ECU 102 continues to operate in the current limiting mode while determining that the predicted input current exceeds the input current limit range or is within the input current limit range. If it is determined that the predicted input current for the DC motor 108 is less than or less than the input current limit range, the ECU 102 enters a speed control mode and the control signal is not modified.
Bei einer Ausführungsform kann der Eingangsstromgrenzbereich variieren. Wenn die ECU 102 beispielsweise ermittelt, dass der vorhergesagte Eingangsstrom im Wesentlichen niedriger als die untere Grenze des Eingangsstromgrenzbereichs ist, kann die ECU 102 den Eingangsstromgrenzbereich dahingehend modifizieren, die Größe des Bereichs zu verringern. Wenn ein starkes Überschwingen des Eingangsstromgrenzbereichs auftritt bzw. wenn dieser stark überschritten wird, kann die ECU 102 die untere Grenze und die obere Grenze des Eingangsstromgrenzbereichs auf die anfänglich programmierten Werte rücksetzen. In one embodiment, the input current limit range can vary. For example, if the ECU 102 determines that the predicted input current is substantially lower than the lower limit of the input current limit range, the ECU 102 may modify the input current limit range to reduce the size of the range. If there is a large overshoot of the input current limit, the ECU 102 can reset the lower limit and the upper limit of the input current limit to the initially programmed values.
Bei der ECU 102 kann es sich um eine beliebige elektronische Elektromotorsteuereinheit handeln, die konfiguriert ist, eine Gleichstrommotordrehzahlregelung in Übereinstimmung mit bekannten Steueralgorithmen und Elektromotorsteuerprinzipien auszuführen. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der ECU 102 um eine Proportional-Integralableitungs-("PID")- Steuereinheit mit Optimalwertsteuerung und Drallverhinderungssteuerung. The ECU 102 may be any electronic motor control unit configured to perform DC motor speed control in accordance with known control algorithms and motor control principles. In one embodiment, the ECU 102 is a proportional integral derivative ("PID") control unit with optimum value control and swirl prevention control.
In Fig. 2 ist ein Flussdiagramm 200 für eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors gezeigt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Überwachen 202 einer Drehzahl des Gleichstrommotors; Erzeugen 204 eines Elektromotorsteuersignals; Überwachen 206 eines Eingangsstroms für den Gleichstrommotor; und Modifizieren 208 des Elektromotorsteuersignals in Reaktion auf den Eingangsstrom. FIG. 2 shows a flow diagram 200 for an embodiment of a method for regulating the speed of a DC motor. The method includes the steps of: monitoring 202 a speed of the DC motor; Generating 204 an electric motor control signal; Monitoring 206 an input current for the DC motor; and modifying 208 the motor control signal in response to the input current.
Der Überwachungsschritt 202 umfasst eine Ermittlung, ob die Drehzahl mit einer Solldrehzahl übereinstimmt. Der Schritt 204 zum Erzeugen eines Steuersignals wird in Reaktion auf die Ermittlung durchgeführt, die während des Schritts 202 zur Überwachung der Drehzahl erfolgt. Das Steuersignal kompensiert eine Differenz zwischen der Drehzahl und der Solldrehzahl. Der Schritt 206 zum Überwachen des Eingangsstroms umfasst das Ermitteln, ob ein vorhergesagter Eingangsstrom in den Gleichstrommotor mit einem Eingangsstromgrenzbereich übereinstimmt. Der Schritt 208 zum Modifizieren des Steuersignals umfasst das Einstellen des Steuersignals mit einem ersten Steuerdämpfungsfaktor, wenn ermittelt wird, dass der vorhergesagte Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt. Der Schritt 208 zum Modifizieren des Steuersignals kann auch das Modifizieren des Steuersignals mit einem zweiten Steuerdämpfungsfaktor umfassen, wenn ermittelt wird, dass der vorhergesagte Eingangsstrom innerhalb des Eingangsstromgrenzbereichs liegt. Es ist erwünscht, dass der zweite Dämpfungsfaktor das Steuersignal mit einem kleineren Faktor modifiziert als der erste Steuerdämpfungsfaktor. In einer Ausführungsform kann der erste Dämpfungsfaktor einen beliebigen Wert von 0,99 bis 0,95 aufweisen, und der zweite Dämpfungsfaktor kann einen beliebigen Wert zwischen 1,0 und 0,97 aufweisen. Monitoring step 202 includes a determination of whether the speed coincides with a target speed. The step 204 of generating a control signal is performed in response to the determination made during the step 202 to monitor the speed. The control signal compensates for a difference between the speed and the target speed. The step 206 to monitor the input current includes determining whether a predicted input current into the DC motor matches an input current limit. The step 208 of modifying the control signal includes adjusting the control signal with a first control damping factor when it is determined that the predicted input current exceeds the input current limit. The step 208 of modifying the control signal may also include modifying the control signal with a second control damping factor when it is determined that the predicted input current is within the input current limit. It is desirable that the second damping factor modify the control signal with a smaller factor than the first control damping factor. In one embodiment, the first damping factor can have any value from 0.99 to 0.95 and the second damping factor can have any value between 1.0 and 0.97.
Während vorstehend bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und erläutert worden sind, sind diese zahlreichen Modifikationen und Abwandlungen zugänglich. Es wird bemerkt, dass die vorstehend erläuterten Ausführungsformen weitgehend geändert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Verschiedene ECUs können beispielsweise verwendet werden, um einen beliebigen Gleichstrommotor zu steuern, der für spezielle Lasten ausgelegt ist. Sämtliche der genannten Modifikationen und Abwandlungen fallen unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist. While certain embodiments of the present invention have been illustrated and explained these numerous modifications and variations accessible. It is noted that those discussed above Embodiments can be largely changed without departing from the scope of the Deviate invention. Different ECUs can used, for example, to use any DC motor control that is designed for special loads. All the modifications and variations mentioned are covered the scope of the present invention as set forth in the accompanying Claims is set.
Claims (28)
einen Drehzahlsensor zum Erzeugen einer Drehzahl eines einem Gleichstrommotor zugeordneten Signals, das an einem Drehzahlsensorausgang bereit gestellt wird,
einen Stromsensor, der mit einem Eingang des Gleichstrommotors verbunden ist, zum Erzeugen eines Signals, das mit einem Eingangsstrompegel des Gleichstrommotors verbunden ist, wobei das Stromsignal an einem Stromsensorausgang bereit gestellt wird, und
eine elektronische Steuereinheit (ECU) mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang mit dem Drehzahlsensorausgang verbunden und dazu ausgelegt ist, das Drehzahlsignal zu empfangen, wobei der zweite Eingang mit dem Stromsensorausgang verbunden und dazu ausgelegt ist, das Stromsignal zu empfangen, wobei die ECU zum Erzeugen eines Elektromotorsteuersignals an ihrem Ausgang auf Grundlage eines Vergleichs des Drehzahlsignals am ersten Eingang mit einer programmierten Solldrehzahl sowie dazu ausgelegt ist, das Steuersignal auf Grundlage eines Vergleichs eines vorhergesagten Eingangsstroms mit einem programmierten Eingangsstromgrenzbereich zu modifizieren, wobei der vorhergesagte Eingangsstrom durch die ECU auf Grundlage des Stromsignals ermittelt wird. 1. Active speed control and current limitation DC motor control unit, comprising:
a speed sensor for generating a speed of a signal assigned to a DC motor, which signal is provided at a speed sensor output,
a current sensor connected to an input of the DC motor for generating a signal connected to an input current level of the DC motor, the current signal being provided at a current sensor output, and
an electronic control unit (ECU) having a first input, a second input and an output, the first input being connected to the speed sensor output and being designed to receive the speed signal, the second input being connected to the current sensor output and being designed such that Receive current signal, wherein the ECU is designed to generate an electric motor control signal at its output based on a comparison of the speed signal at the first input with a programmed target speed and to modify the control signal based on a comparison of a predicted input current with a programmed input current limit range, the predicted input current is determined by the ECU based on the current signal.
einen Gleichstrommotor mit einem Eingang zum Empfangen eines Eingangsstrom, wobei der Gleichstrommotor eine Drehwelle aufweist, die durch eine Drehzahl charakterisiert ist,
eine Stromerfassungseinrichtung, die mit dem Gleichstrommotor zum Erzeugen eines Stromsignals verbunden ist, das mit dem Eingangsstrom in Verbindung steht,
eine Drehzahlerfassungseinrichtung, die mit dem Gleichstrommotor zum Erzeugen eines Drehzahlsignals verbunden ist, das mit der Drehzahl der Drehwelle in Verbindung steht, und
eine Drehzahlsteuereinrichtung, die mit der Stromerfassungseinrichtung und mit der Drehzahlerfassungseinrichtung verbunden ist, um einen Eingangsstrom vorherzusagen und die Drehzahl des Gleichstrommotors auf Grundlage eines Vergleichs des Drehzahlsignals mit einer programmierten Solldrehzahl für den Gleichstrommotor zu steuern und um das Elektromotorsteuersignal auf Grundlage eines Vergleichs des vorhergesagten Eingangsstroms mit einem programmierten Eingangsstromgrenzbereich zu modifizieren. 14. Active electric motor control unit, comprising:
a direct current motor with an input for receiving an input current, the direct current motor having a rotating shaft which is characterized by a rotational speed,
a current detector connected to the DC motor to generate a current signal associated with the input current,
a speed detector connected to the DC motor for generating a speed signal related to the speed of the rotating shaft, and
speed control means connected to the current detection means and to the speed detection means to predict an input current and to control the speed of the DC motor based on a comparison of the speed signal with a programmed target speed for the DC motor and to control the motor control signal based on a comparison of the predicted input current modify a programmed input current limit range.
Überwachen einer Drehzahl des Gleichstrommotors zum Ermitteln, ob die Drehzahl mit einer Solldrehzahl übereinstimmt,
Erzeugen eines Elektromotorsteuersignals in Reaktion auf die Ermittlung des Übereinstimmens der Drehzahl mit der Solldrehzahl,
Überwachen eines Eingangsstroms für den Gleichstrommotor zum Ermitteln ob der vorhergesagte Eingangsstrom mit dem Eingangsstromgrenzwert übereinstimmt, und
Modifizieren des Elektromotorsteuersignals mit einem ersten Steuerdämpfungsfaktor, wenn ermittelt wird, dass der Eingangsstrom den Eingangsstromgrenzbereich übersteigt. 21. A method for regulating a DC motor speed, comprising the steps:
Monitoring a speed of the DC motor to determine whether the speed coincides with a target speed,
Generating an electric motor control signal in response to determining that the speed matches the target speed,
Monitoring an input current to the DC motor to determine whether the predicted input current matches the input current limit, and
Modifying the electric motor control signal with a first control damping factor when it is determined that the input current exceeds the input current limit range.
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Owner name: AUTOMOTIVE COMPONENTS HOLDINGS, LLC., DEARBORN, MI |
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